[發明專利]無線通信系統中多輸入多輸出的空間復用的預編碼方法

無效

• 申請號: 200610138087.4
• 申請日: 2006-11-07
• 公開（公告）號: CN101136718A
• 公開（公告）日: 2008-03-05
• 發明（設計）人: 沈暉;辛雨;朱曉光
• 申請（專利權）人: 中興通訊股份有限公司
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00;H04L1/06;H04B7/04
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司
• 代理人: 許志勇;顏濤

技術領域

本發明涉及無線通信中的多天線技術領域，尤其涉及使用多輸入多輸出MIMO(Multiple?Input?Multiple?output)的無線通信系統中預編碼的空間復用技術。

背景技術

無線通信領域中MIMO技術的一個突出特點就是能極大地提高系統的頻譜效率(或系統容量)和無線鏈路的可靠性。基于信息論可以推導出，如果各發射天線總的發射功率都相同(即假設發射端對信道矩陣沒有先驗知識)，MIMO通信系統的容量隨min{Mt，Mr}線性增長，其中Mt、Nr分別為發射和接收天線數。同時，一些學者提出，如果發射端完全已知或部分已知信道矩陣，且充分利用已知的信道矩陣信息來調整MIMO通信系統各發射天線的功率，則能進一步提高MIMO通信系統的容量。因此，為了使MIMO通信系統的容量盡可能大，很多專利提出了閉環預編碼的MIMO系統，即MIMO通信系統的接收機將估計的全部或部分信道信息反饋給發射機，發射機利用接收到的信道信息對發射信號進行預編碼。

在多輸入多輸出(MIMO)的無線通信系統中，空間復用(spatialmultiplexing)通過將輸入數據分成幾路獨立的并行子序列來同時傳送，從而獲得了較高的頻率利用效率，然而由于多路傳輸技術在空域上沒有冗余，而易受MIMO信道矩陣秩不足的影響。預編碼技術首先將發送序列分成M個并行子序列，再與預編碼矩陣相乘后分配到不同的發射天線，從而可以有效地抑制MIMO信道矩陣的秩不足對系統性能的影響。

對預編碼的研究，大都基于發射端完全已知信道狀態信息這一假設條件，然而在很多MIMO系統中，上、下行信道不具有互易性，如FDD系統中，此時發射端只能通過反饋信道來獲取信道的狀態信息，然而由于有限的頻譜資源，在信道的相干時間內反饋信道僅僅可以提供有限的反饋比特數。這種情況下如何利用有限的反饋比特數來提高通信性能，是一個實用而富有挑戰性的研究課題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于提供一種無線通信系統中多輸入多輸出的空間復用的預編碼方法，以利用有限的反饋比特數來提高通信性能。

為解決上述技術問題，本發明提供一種無線通信系統中多輸入多輸出的空間復用的預編碼方法，包括如下步驟：

(1)預先定義一組發射機和接收機都已知的預編碼矩陣的集合；

(2)接收機根據估計得到的當前信道信息，從所述預定義的預編碼矩陣的集合中選擇一個預編碼矩陣；

(3)接收機將該選擇的預編碼矩陣的信息反饋到發射機；

(4)發射機根據接收到的所述選擇的預編碼矩陣的信息，確定當前選擇的預編碼矩陣；

(5)發射機根據所述當前選擇的預編碼矩陣對發射信號向量進行預編碼操作。

其中，步驟(1)所述預編碼矩陣的集合，是以子空間的投影的二范數最小距離最大化的原則而被預先定義，或者是以子空間的Fubini-Study最小距離最大化的原則預定義，或者是以子空間的弦最小距離最大化的原則預定義。其中，在4根發射天線2根接收天線4個反饋比特的情況下，發射機和接收機預定義預編碼矩陣的集合是酉碼本，其中的任意一個預編碼矩陣的列向量是相互正交的。

其中，所述步驟(2)中，所述接收機根據導頻估計得到當前信道信息。

其中，所述步驟(2)中，所述當前信道信息包括當前信道的信道狀態信息。

其中，所述步驟(2)中，所述當前信道信息包括當前信道的信噪比信息。

其中，所述步驟(2)中，所述從預定義的預編碼矩陣的集合中選擇一個預編碼矩陣的步驟，是按照均方誤差矩陣的跡最小化或容量最大化或均方誤差矩陣的行列式最小化的原則選擇，從所述預編碼矩陣集合中選擇一個最優的預編碼矩陣。

其中，所述步驟(3)中，所述接收機通過反饋信道將該選擇的預編碼矩陣的信息反饋到發射機。

其中，所述步驟(3)中，所述接收機在信道的相干時間將該選擇的預編碼矩陣的信息反饋到發射機。

其中，所述步驟(3)、步驟(4)中，所述選擇的預編碼矩陣的信息是該預編碼矩陣的索引。

本發明實現的多輸入多輸出的空間復用的預編碼方法，在無線通信系統中，僅利用有限的反饋比特數提高了通信性能。

附圖說明

圖1為根據本發明的實施例所述的實現流程圖；

圖2是非編碼系統中使用預編碼的空間復用的鏈路性能的仿真結果。

具體實施方式